arcgis水文分析解析

1、DEMFlow DirectionFlow Accumulation1arcgis水文分析解析第1页DEMFlow AccumulationStream Network& watershed2arcgis水文分析解析第2页追踪分析实例水文分析地形原因地貌水文生物.DEM地貌水文生物模拟数字高程模型GIS空间分析中水文分析Hydrologic 提供一个功效用来研究与地表水流相关地表物理特征。以DEM作为主要输入数据，采取Hydrologic 生成集水流域和水流网络数据，并对其影响因子进行量化。 3arcgis水文分析解析第3页水文分析使用DEM数据 派生 其它水文特征：提取河流网络、自动划分流域

2、。 这些是描述某一地域水文特征主要原因。4arcgis水文分析解析第4页基于格网DEM自动提取流域特征地貌和进行地形自动分割技术主要包含两个方面：1）流域地貌形态结构定义。定义能反应流域结构特征地貌，建立格网DEM对应微地貌特征。2）特征地貌自动提取和地形自动分割算法。格网DEM数据是一些离散高程点数据，每个数据本身不能反应实际地表复杂性。为了从格网DEM数据中得到流域地貌形态结构，必须采取一个清楚流域地貌结构模型，然后针对该结构模型设计自动提取算法。 5arcgis水文分析解析第5页流域地貌形态结构定义1）流域结构定义 能够使用一个含有根树状图来描述流域结构Shreve，当前绝大多数算法都沿

3、用这一描述方法。在此结构中主要包含三个部分，即结点集、界限集和汇流区集。6arcgis水文分析解析第6页a.内部沟谷段b. 外部沟谷段c. 内部汇流区d. 外部汇流区e. 沟谷结点f. 沟谷源点g. 分水线段h. 分水线源点汇流区边界包含部分流域边界汇流区汇流区边界不包含流域部分边界汇流区分水线与流域边界交点两条或两条以上沟谷线交点一条含有两侧分水区线段沟谷段：一条含有两侧汇流区线段沟谷上游起点7arcgis水文分析解析第7页沟谷结点和沟谷源点共同组成沟谷结点集，全部沟谷段组成沟谷段集，形成沟谷网络；全部分水线组成份水线段集，形成份水线网络。沟谷段集和分水线段集共同把流域分割成一个汇流区集。

4、8arcgis水文分析解析第8页沟谷段是最小沟谷单位，沟谷段能够分为内部沟谷段和外部沟谷段。内部沟谷段连接两个沟谷结点，外部沟谷段连接一个沟谷结点和沟谷源点。分水线段是最小分水线单位，也分为内部分水线段和外部分水线段。内部分水线段连接两个分水线结点，外部分水线段连接一个分水线结点和一个分水线源点。 9arcgis水文分析解析第9页汇流网络中每一沟谷段都有一个汇流区域，这些区域由分水线集控制。外部沟谷段有一个外部汇流区，内部沟谷段有两个内部汇流区，分布在内部沟谷段两侧。整个流域被分割成一个个子流域，每个子流域如同树状图上一片“叶子”。 10arcgis水文分析解析第10页Watershed 流域

5、(Basin, Catchment, Contributing area)Watershed Boundaries (Drainage Divides) 流域边界汇流点Pour Points (Outlets)11arcgis水文分析解析第11页流域地形自动分割：流域地形自动分割目标是将整个流域分割成一个个子汇流区。大多数算法是利用3*3窗口计算流向和基于“溢流跟踪”算法确定汇流网络。 12arcgis水文分析解析第12页格网点流向定义采取33窗口按8方向搜索计算最大坡向为各网格点流向。分别为8方向赋不一样代码。13arcgis水文分析解析第13页几个例外情况处理 A假如一个网格点最大坡向格网

6、点与之含有相同高程值，且之前没有其它格网点流向这个相邻格网，则强制流向它。假如还有另外格网点流向这个相邻格网，则当前格网点为凹点。 B当两个或多个相邻格网点最大坡向相等时，先比较各自相邻格网点坡向，假如仍没处理，继续比较相对格网点坡向，决定赋一个流向。 14arcgis水文分析解析第14页C对于含有相同高程值区域则扩大搜索窗口半径，用77窗口，假如需要还能够使用更大窗口。 D在DEM数据外围加一圈高程值为0格网点，强制其最大坡向流向研究区之外。 当全部格网点处理完成后，生成一个编码流向图 。实用软件中为了处理凹点方便经惯用2幂来代表。（1-128）。15arcgis水文分析解析第15页提取汇流

7、网络 依据修改后流向图，给定一个点，全部流向它格网点总和就是该点汇流区。计算方法是给定一个点，搜索8邻点，统计全部流向它格网点位置，然后再以找到格网点为基点继续搜索统计流向它格网点，直到没有新汇流点为止，全部统计格网点组成该点汇流区。 16arcgis水文分析解析第16页通常沟谷汇流区面积大于其它格网点汇流区面积，能够经过设定一个阈值，将汇流区面积大于此阈值格网点，标识为沟谷点。不一样阈值得到沟谷网络复杂性是不一样，这种方法即使为确定沟谷网络复杂性提供了灵活性，但也使得沟谷网络确实定含有太大随意性。 17arcgis水文分析解析第17页得到沟谷网络后，能够对沟谷网络进行编码。首先对沟谷结点编码

8、。从流域出口开始搜索遍历整个汇流网络，对每个沟谷段上下游结点进行编码标识，标识值是沟谷段编码值，并统计下这些结点位置。其次，把沟谷段中每个格网点标识为沟谷段编码值。第三，依据沟谷段上游结点类型判定沟谷段是内部沟谷段还是外部沟谷段。 18arcgis水文分析解析第18页提取分水网络 递归搜索沟谷段中每个格网点汇流区，将汇流区格网点赋为该沟谷段标识值，形成各沟谷段子汇流区。然后进行边界跟踪，提取子汇流区边界限为分水线，得到分水线网络。最终，对沟谷网络和分水线网络及子汇流区进行拓扑编码，以完成流域地形自动分割。 19arcgis水文分析解析第19页实例分析DEM数据为基础，分别进行凹点处理，生成汇流

9、方向，流水累积量，提取各种阈值汇流网络和子汇流区域。20arcgis水文分析解析第20页水文分析步骤21arcgis水文分析解析第21页1数据基础:无洼地DEM被较高高程区域围绕洼地是进行水文分析一大障碍，所以在确定水流方向以前，必须先将洼地填充。有些洼地是在DEM生成过程中带来数据错误，但另外一些却表示了真实地形如采石场或岩洞等。经过填充洼地(Fill Sinks)得到无洼地DEM22arcgis水文分析解析第22页在经过填充洼地后DEM （Filled Dem），流水能够通畅无阻地流至区域地形边缘。在经过填充洼地后DEM是流向分析基础23arcgis水文分析解析第23页2流向分析原理水流流

10、向是经过计算中心栅格与邻域栅格最大距离权落差来确定。距离权落差是指中心栅格与邻域栅格高程差除以两栅格间距离，栅格间距离与方向相关，假如邻域栅格对中心栅格方向值为2、8、32、128，则栅格间距离为 ，不然距离为1。？24arcgis水文分析解析第24页25arcgis水文分析解析第25页 3 流水累积量Flow Accumulation(A)所显示是经过填充洼地后DEM栅格 （B)是流向栅格（C)是流量栅格 在 (c)中，两个灰色栅格单元流量相同，都是2个单位。上面一个栅格单元流量是来自它左边和左下方栅格单元， 下面一个栅格流量是来自于左下方栅格单元（这个栅格单元已经有1个单位流量） 1014

11、10111004996101999910251003103310291020100300101510071021101200120603012322(a)(b)(c)26arcgis水文分析解析第26页27arcgis水文分析解析第27页 4 提取河流网络11122222222Value = No DataNET_GRIDStreamToFeature河流网络栅格streamnet = con (flowacc 1000, 1) 28arcgis水文分析解析第28页划分河段为河流网络各河段分配一个标识29arcgis水文分析解析第29页河流分级Strahler方法Shreve方法31111111222224711111112233给河流网络支流分配一个级别30arcgis水文分析解析第30页500个栅格汇流网络31arcgis水文分析解析第31页